美国高层建筑现状及消防对策建议

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1、美国高层建筑现状及消防对策建议傅智敏杰克•墨菲nrj1美国高层建筑现状世界各大城市不断涌现的越来越高的高层建筑改变了城市的天际线。美国消防协会(以下简称NFPA)最早提出建筑高度不低于75ft(22.86m)的建筑为高层建筑(high-risebuilding);世界高层建筑与都市人居学会(以下简称CTBUH)提出建筑高度165ft(50m)的建筑为高层建筑(tallbuilding)的起点，建筑高度大T*984ft(300m)的为超高层建筑(super-tallbuilding),建筑高度大于1968ft

2、(600m)的为巨型超高层建筑(mega-tallbuilding)。截至目前，全世界已有125座超高层建筑和3座巨型超高层建筑。从1931年美国纽约矗立起帝国大厦(381m)开始，全球范围高层建筑的平均高度为400ft(121.92m)左右。2010年，巨型超高层建筑迪拜哈利法塔(高度为828ni)竣工，其高度在当时最高建筑(2004年建成的高度为508m的台北101大厦)的基础上增加了1000ft(304.8m)。2012年竣工、高度为601m的麦加皇家钟楼大厦和2015年竣工、高度为632m的上海中心

3、为另外2座巨型超高层建筑。表1列出了美国最高的15座高层建筑及其所在的城市，目前美国尚未建设高度超过600ni的巨型超高层建筑。2高层建筑的特点与需要重点关注的消防问题2.1高层建筑的特点与风力的影响为了使高层建筑外观看起来修长、降低风荷载对高层建筑的影响并为较低楼层提供更多的采光，一些高层建筑设计采用了梯级形后退(即高层建筑上部外墙逐层缩进，以使低处获得较多光线和空气，如图1所示)或“大底座”等方式。随着建筑高度越来越高，建筑师必须要考虑难以预料的地震和气象条件。高海拔地区一栋三层建筑(30ft/9.14

4、4m)所处的风力条件为微风时，在1000ft(304.8m)高度处就会变成强风。超高层建筑需要进行专门的风洞分析和抗震分析，以强化建筑框架结构。高层建筑周围各个方向的强风会围绕建筑突然移动，形成漩涡效应，引起涡动。CTBUH指出：“在特定的条件下，建筑会急速前后摆动或像钢缆一样发出嗡嗡声”，其抖动会增加到建筑无法承受的程度。表1美国最高的15座高层建筑及其所在城市下载原表具有小面积底座（例如85ftX85ft,即25.91mX25.91m）的笔状细长型超高层建筑需要有抗衡风力影响的对策。其中一种方法是在建筑

5、顶层设置巨大的重量，在强风条件下，笔状细长型超高层建筑需要1.5X10bl（680390kg）的悬浮重量（也称为“抗风稳定剂”，此吋细长型超高层建筑产生的摆动才是微小无害的）。“抗风稳定剂”需要设置在细长型超高层建筑横截面积较小的部分。也可以把这些细长型超高层建筑较高的若干楼层设置为与室外相通的状态。图2所示为设有相连上下2层为“鼓状”楼层（用作建筑的设备层）的细长型超高层建筑，这些与室外相通的“鼓状”楼层有助于减小细长型超高层建筑在大风作用下的摆动。图1高层建筑的梯级形后退设计下载原图图289层的笔状细长

6、型建筑下载原图注:箭头所示为与室外相通的“鼓状”楼层2.2高层建筑消防实地调查要点当前有很多高层建筑采用了性能化设计方法，其目的在于尽可能少地使用材料和自然资源。不少高层建筑采用了不规则的结构设计，以追求独特的建筑造型。相当多的高层建筑具有多种用途，较低的楼层用于商业，屮间楼层及较高楼层用作宾馆或住宅。在对高层建筑进行现场调查时，消防队需要重点关注以下5个方面的问题。（1）细长型超高层建筑较高楼层的楼梯间采用了剪刀楼梯（又称为叠合楼梯或套梯，是在同一个楼梯间内设一对相互重叠的2部楼梯）；（2）通常在街区或地

7、下室设置的垃圾站设置在多用途高层建筑较高的楼层；（3）公共洗浴和厨房排气管系统有可能会跨越着火楼层的上层和下层；（4）热力、通风和空调系统（以下简称HVAC）可能采取了分区设置的方式；（5）高层建筑带有休闲草坪的屋顶平台上设置了有燃气烧烤架和燃气槽，存在游泳池和储存氯气的区域，设有餐饮休息区、剧场和表演区域、酒窖雅座酒吧、居酒屋或吸烟室等娱乐区域，设置有可以户外停车的屋顶停车场（要确认分隔住户和停车区域的防火玻璃墙是否满足耐火等级的要求）。超高层建筑在建筑结构上通常是密闭的，主要靠HVAC系统进行室内采暧和

8、通风调节。消防员在建筑结构施工的最后阶段进行现场调查时，会发现每层幕墙窗台下部在设置壁橱的同吋还设置了可以手动开启的外部排烟窗，打开排烟窗可以使房间自然通风。虽然这是一种独特的建筑设计，但火灾情况下风力的不利影响是值得考虑的一个问题，如图3所示。图3设有外部排烟窗的高层建筑（排烟窗设在房间窗台下）下载原图3高层建筑消防对策建议多年来，消防部门已经建立了较为完善的应对高层建筑火灾的消防策略。随着大量新型超高层建筑和